Projets et candidats lauréats

Développement et caractérisation in vitro et in vivo de dérivés de composés naturels antiviraux contre les souches africaines contemporaines du virus Zika

Le virus Zika (ZIKV) est un arbovirus zoonotique transmis principalement aux humains par les moustiques de genre Aedes. ZIKV appartient au genre Orthoflavivirus de la famille des Flaviviridae. Les souches de ZIKV sont classées en génotypes africain, asiatique. Les souches africaines contemporaines, telles que GUINEA-18 et SENEGAL-11, ont récemment montré des effets tératogènes accrus et des taux de transmission par les moustiques plus élevés par rapport aux souches asiatiques. De plus, chez les adultes infectés, les souches épidémiques asiatiques de ZIKV peuvent persister dans les sécrétions corporelles telles que les sécrétions oculaires, l'urine et, surtout, le liquide séminal, bien après la phase aiguë de l'infection. Cela représente un risque important pour la transmission sexuelle du virus. Ces caractéristiques soulignent la nécessité urgente d'interventions ciblées, d'autant plus qu'il n'existe actuellement ni vaccins ni traitements curatifs pour la fièvre Zika, ce qui en fait une préoccupation majeure de santé publique mondiale.

Le projet de thèse vise à identifier et développer des analogues de Macarangin dérivés de plantes et des dérivés synthétiques de ferrocène comme composés antiviraux potentiels contre les souches africaines du ZIKV. Ces composés seront évalués pour leur capacité à inhiber la réplication virale en utilisant des modèles in vitro et in vivo. Le projet se concentrera sur deux axes principaux : la rupture de la chaîne de transmission en évaluant la capacité des molécules naturelles à inhiber la réplication virale dans l'intestin des moustiques en utilisant le modèle Drosophila, et l'inhibition de la réplication virale dans les cellules humaines permissives pour agir comme antiviraux.

Les études ex vivo seront menées en collaboration avec les institutions partenaires du consortium CAZIKANO, en utilisant des modèles physiologiquement pertinents tels que les testicules adultes humains. Les résultats attendus de cette recherche contribueront de manière significative à la compréhension des mécanismes d'action de ces composés et à l'élaboration de stratégies antivirales efficaces contre les souches contemporaines africaines du ZIKV.

L'émergence et la réémergence des fièvres hémorragiques virales constituent une préoccupation mondiale croissante. Le nombre d'épidémies dues aux filovirus est en augmentation et les retards dans la détection et la confirmation en laboratoire constituent l'un des principaux facteurs de l'allongement de leur durée et des taux de létalité élevés. La RDC a connu le plus grand nombre d’épidémies de MVE et demeure exposée au risque d’émergence d’autres virus responsables de fièvre hémorragique, y compris d’autres filovirus ou arbovirus. En outre, les notifications de cas suspects de fièvre hémorragique persistent à travers le pays avec une hausse remarquable observée en 2025. Ces notifications témoignent la circulation des pathogènes dont la surveillance est négligée en population humaine, limitée dans la faune et inexistante dans l’environnement. C’est dans ce cadre que le projet « ONE SENSE » entend impulser la surveillance en RDC intégrant l’approche One Health et en se basant sur des outils innovants que sont le séquençage à haut débit et la sérologie multiplex. Les objectifs poursuivis se s’articuleront d’une part sur l’analyse approfondie des génomes du virus Ebola en recherchant les origines (cas index des résurgences) et des signatures adaptatives cumulées lors des dernières épidémies, et d’autre part sur la recherche des étiologies virales en étendant la recherche aux autres filovirus et virus probables susceptibles de co-circuler et conduire à un syndrome fébrile et hémorragique.

La mise en œuvre des objectifs ci-haut cités se fera rétrospectivement et prospectivement. D'une part, l'approche rétrospective se réalisera à travers des analyses phylogénomiques par approches probabilistes (maximum de vraissemeblance ou bayésienne), pour les génomes générés dans le passé. Les mutations GP-V75A et les mutations ADAR-1 seront particulièrement explorées dans l'optique d'évaluer leur implication dans la dynamique épidémique. En plus, la métagénomique ciblée couplée aux sérologies multiplex filovirus et arbovirus seront appliquées aux échantillons prélevés des cas suspects de fièvres hémorragiques virales. D’autre part, l'approche prospective sera d’application selon les cas suspects qui continueront à être rapportés et les épidémies qui pourraient émerger durant les 2 prochaines années. En considérant l'approche One Health, les échantillons animaux et environnementaux collectés des provinces les plus à risque à l'issu de différents projets sur le sujet et stockés dans la biobanque seront également sujets aux analyses.

Ces travaux permettront ainsi de réaliser une mise à jour de l'analyse phylogénomique du virus Ebola, de proposer une dénomination systématique des épidémies pour EBOV pouvant être appliquée à d'autres filovirus, de documenter les signatures d'adaptation humaines du virus Ebola et de l'origine des résurgences en RDC. En outre, ces résultats d'envisager l’intégration de la sérologie dans la description, la caractérisation et le suivi des épidémies en plus des recherches sur le réservoir et les cas probablement non -diagnostiqués en période d'épidémie.

Les infections virales ont été proposées comme facteurs de risque environnemental de développement de troubles neurocognitifs et neurodéveloppementaux, tels que les troubles du spectre autistique (TSA). Bien que les causes soient multifactorielles, la dérégulation de l’homéostasie synaptique représente un mécanisme moléculaire clé à l’origine de ces maladies. En effet, le cerveau présente des circuits neuronaux très ordonnés, permettant la propagation de l’activité électrique via les synapses. Or, des changements mineurs dans la synaptogenèse et la plasticité synaptique peuvent avoir un impact fonctionnel critique, et bien que cela soit bien établi pour les TSA et les troubles neurocognitifs, la contribution des neuroinfections virales et de la neuroinflammation n’est pas claire. Ici, nous proposons d’utiliser des modèles multicellulaires 3D avancés – 1) des organoïdes cérébraux humains dérivés de cellules souches provenant d’enfants sans troubles neurologiques, présentant un TSA, ou un syndrome congénital à Zika, et 2) des cultures organotypiques d’explants de cerveau humain– pour étudier l’impact de cinq virus neurotropes émergents sur la synaptogenèse, l’activité électrique, et la neuroinflammation. La quantité massive de données qui seront générées sera traitée par l’utilisation d’outils bioinformatiques pour analyser les voies viro-induites communes et spécifiques responsables des perturbations neurologiques. De plus, des algorithmes d’intelligence artificielle seront développés afin de prédire et classer l’impact neurologiques d’infections de nature connue/inconnue. Ainsi, le projet EviSyp fournira des informations mécanistiques et conceptuelles fondamentales concernant les interactions entre les neuroinfections virales, les dysfonctionnements synaptiques et les troubles neurocognitifs/développementaux, et améliorera notre préparation aux futures pandémies grâce à la création de nouvelles ressources et outils pertinents.

L’immunité innée est essentielle pour initier les réponses antivirales et orienter l’immunité adaptative. Dans le contexte des virus à ARN ainsi que des vaccins à ARNm formulés en nanoparticules lipidiques (LNP), les mécanismes moléculaires impliqués dans la reconnaissance initiale de l’ARN et l’activation subséquente de la réponse immunitaire innée restent controversés. Les récepteurs de reconnaissance de motifs (PRRs) détectent des structures moléculaires non-soi, telles que les ARN viraux, et activent des voies de signalisation conduisant à la production d’interférons de type I/III (IFNs) et de cytokines pro-inflammatoires. Parmi ces récepteurs, les récepteurs de type RIG-I (RLRs : RIG-I, MDA5, LGP2) sont des protéines cytosoliques liant l’ARN avec des spécificités de ligands distinctes. Mon projet de thèse vise à élucider (1) la reconnaissance des ARN viraux et endogènes par les RLRs lors d’une infection par le virus Influenza A (IAV) et (2) la reconnaissance par l’immunité innée des candidats vaccins à ARNm à travers leur interaction avec différents PRRs ; toutefois, ce second objectif ne sera pas approfondi en raison des contraintes de confidentialité liées à la collaboration industrielle avec Sanofi.

Pour le premier objectif, nous avons étudié les rôles de RIG-I, MDA5 et LGP2 dans la reconnaissance des infections par le virus influenza sauvage (WT), ainsi que de leurs ligands ARN aux niveaux de la séquence nucléotidique et des modifications post-transcriptionnelles. RIG-I et MDA5 se sont révélés essentiels pour la détection des virus influenza A (IAV) et B (IBV). Les ligands ARN issus des purifications de RIG-I et de LGP2 ont montré une activité immunostimulatrice dans des essais d’IFN de type I. RIG-I se lie au segment NS de polarité négative, et RIG-I ainsi que LGP2 ciblent le segment M de polarité négative. Les segments viraux de polarité négative présentent une capacité plus élevée à activer la signalisation IFN de type I que leurs homologues de polarité positive, ce qui est cohérent avec les valeurs d’IC50 des segments NS et M pour leur liaison à RIG-I. De plus, RIG-I reconnaît des transcrits de l’ARN polymérase III présentant une diminution des niveaux de 5-méthylcytosine (m5C) lors de l’infection.

La quatrième année de thèse sera consacrée à la réalisation d’expériences ciblées visant à valider ce mécanisme, incluant la génération de lignées cellulaires RLR étiquetées Strep déficientes pour NSUN2 (NSUN2-KO) à l’aide de CRISPR–Cas9, l’analyse par qPCR de l’enrichissement des ARN transcrits par Pol III sur RIG-I, ainsi que la caractérisation des interactions ARN–RIG-I dans le contexte de la méthylation m5C. Cette période permettra également l’intégration des résultats, la rédaction d’un article scientifique et la finalisation de la thèse. Les résultats attendus de ce projet incluent l’étude d’une hypothèse émergente concernant la mobilisation d’ARN endogènes sur RIG-I lors d’infections virales, ainsi qu’une meilleure compréhension des mécanismes régulant leurs propriétés immunostimulatrices en lien avec la méthylation de l’ARN. Ces travaux sont directement pertinents pour la recherche sur les maladies infectieuses et pourraient contribuer à la conception de stratégies antivirales et de thérapies à base d’ARN, en identifiant des déterminants moléculaires régulant l’immunogénicité des ARN dans le contexte des pathogènes viraux émergents.

Le projet ESCAPE vise à redéfinir les stratégies de réponse aux épidémies dans les pays à revenu faible et intermédiaire (PRFI) en identifiant et en exploitant des clusters spatiaux épidémiologiquement significatifs issus des données de mobilité de la population. Centré sur l’épidémie d’Ebola de 2014–2015 en Guinée, ESCAPE exploitera des données de téléphonie mobile anonymisées provenant d’environ 9 millions d’utilisateurs, ainsi que des rapports épidémiologiques détaillés au niveau préfectoral, afin de mieux aligner les stratégies d’intervention sur les dynamiques réelles de transmission. Le projet répond à une limite majeure des interventions de santé publique traditionnelles: leur ancrage sur des frontières administratives statiques, qui ne reflètent pas nécessairement les schémas de propagation des maladies façonnés par les mouvements humains. ESCAPE extraira des clusters spatiaux guidés par la mobilité et évaluera leur pertinence en tant qu’unités dynamiques, fondées sur les données, pour des actions de santé publique ciblées. Le projet poursuit deux objectifs principaux: (1) identifier des clusters de mobilité à l’aide de la science des réseaux appliquée aux données de téléphonie mobile; (2) simuler l’impact des interventions ciblant ces clusters à l’aide de modèles épidémiques de type métapopulation. En comparant ces résultats avec les stratégies historiquement fondées sur les frontières administratives, ESCAPE quantifiera les gains en matière de réduction de la propagation épidémique et de l’impact sociétal. Ce projet propose ainsi une nouvelle solution de rupture pour la préparation aux épidémies dans des contextes à ressources limitées, avec des implications potentielles pour la gestion d'autres maladies infectieuses sensibles à la mobilité.

Les maladies arbovirales comptent parmi les défis les plus pressants de santé publique mondiale en 2026. Causées par des virus à ARN transmis par des arthropodes hématophages, elles comprennent notamment le virus de la dengue (DENV), le virus du chikungunya (CHIKV), le virus Zika (ZIKV) et le virus de la fièvre jaune (YFV). Leur impact clinique et épidémiologique est considérable, allant de syndromes fébriles bénins à des formes hémorragiques, neurologiques, congénitales ou mortelles. Ces dernières années, leur importance s’est accrue sous l’effet de l’instabilité climatique, de l’urbanisation, de l’expansion des vecteurs et de la mobilité humaine, qui favorisent l’émergence, la persistance et la diffusion de ces virus. Le Brésil demeure l’un des pays les plus touchés au monde, tandis que la France métropolitaine fait face à un risque croissant de transmission autochtone. Dans ce contexte, il est urgent de disposer de cadres analytiques capables d’extraire, à partir des données génomiques, des informations épidémiologiques rapides et pertinentes. La phylodynamique offre une voie puissante en reliant les histoires évolutives virales aux processus épidémiques. Toutefois, les modèles phylodynamiques actuels ont été conçus pour des agents pathogènes à transmission directe et ne rendent pas adéquatement compte de la transmission arbovirale, dans laquelle l’infection est médiée par des vecteurs et structurée par des phases d’incubation chez les hôtes vertébrés comme chez les moustiques. Cette inadéquation limite la fiabilité de l’inférence épidémiologique et restreint l’usage des données génomiques pour la surveillance et la reconstruction des épidémies. VECTRA répondra à cette lacune en développant un cadre phylodynamique fondé sur l’apprentissage profond, spécifiquement dédié aux maladies virales à transmission vectorielle. Le projet concevra un nouveau modèle représentant explicitement des compartiments exposés et infectieux dans les populations humaines et vectorielles, reflétant ainsi la structure biologique fondamentale de la transmission arbovirale. Ce cadre sera intégré dans une chaîne d’inférence évolutive et extensible reposant sur des réseaux neuronaux, permettant l’analyse rapide de grands jeux de données phylogénétiques tout en conservant un fort réalisme épidémiologique. Le projet établira aussi la puissance statistique et les exigences minimales d’échantillonnage génomique nécessaires à une inférence robuste dans des scénarios de transmission vectorielle, au moyen de simulations étendues et de jeux de données empiriques issus de populations humaines et de moustiques. Le cadre développé sera appliqué aux grandes épidémies de dengue et de chikungunya survenues au Brésil en 2024, un terrain d’étude pertinent par son ampleur, sa couverture génomique, son hétérogénéité écologique et son chevauchement temporel avec d’importantes anomalies climatiques. En analysant des milliers de génomes viraux, le projet estimera des paramètres clés de transmission et examinera l’influence des conditions environnementales sur l’intensité épidémique dans différents clusters de transmission. Pour certains clusters de plus petite taille, les estimations obtenues par apprentissage profond seront comparées à une implémentation bayésienne classique adaptée à la transmission vectorielle, afin d’assurer une validation rigoureuse de la cohérence et de l’incertitude des résultats. En réunissant arbovirologie, génomique évolutive et modélisation épidémique, VECTRA comblera une lacune méthodologique majeure. Il fournira un cadre open source adapté à la transmission arbovirale, générera de nouvelles connaissances sur la dynamique des grandes épidémies au Brésil et renforcera l’usage des données génomiques pour la surveillance, la préparation et la réponse de santé publique dans des contextes endémiques comme émergents. Au-delà de ses contributions scientifiques immédiates, le projet favorisera le renforcement des capacités franco-brésiliennes en phylodynamique et soutiendra la formation d’une nouvelle génération de chercheurs à l’interface entre virologie, science des données et inférence épidémique.

Le virus du chikungunya est un arbovirus ré-émergent qui se transmet à l'homme par l'intermédiaire du moustique vecteur Aedes, provoquant des épidémies à grande échelle avec une propagation rapide et des taux d'infection élevés. Endémique en Afrique, en Asie et en Amérique, le CHIKV provoque des arthralgies fébriles chez l'homme, qui peuvent persister dans certains cas pendant des années. Compte tenu de la propagation du vecteur Aedes et de l'absence d'antiviraux efficaces, le CHIKV représente un risque important pour la santé publique, la société et l'économie. Il est essentiel de comprendre le processus de réplication virale pour mettre au point des traitements efficaces. La réplication et la transcription du CHIKV sont assurées par un complexe réplicase (CR) formé de quatre protéines non structurelles (nsP1-4) codées par le génome viral. Le génome de l'ARN simple brin positif (+ssRNA) détourne les ribosomes de l'hôte après la désenrobage et la libération dans la cellule. Les nsP sont traduits sous forme de polyprotéine à partir du premier cadre de lecture ouvert (ORF1) et clivés en CR actifs par la protéase nsP2. Les données structurales et biochimiques actuelles sur les nsP se limitent à des domaines ou des protéines individuels, ce qui restreint notre compréhension de leur fonction concertée dans la synthèse de l'ARN. Dans notre laboratoire, la structure du CHIKV CR complet a récemment été résolue à l'aide de la cryoEM à particule unique, révélant un complexe de 3MDa. Grâce à ces assemblages, nous pouvons enfin envisager une étude holistique de la synthèse in vitro de l'ARN dans cette importante famille de virus.

Ce projet combinera des tests d'activité avec des structures cryo-EM du CR tardif à différents stades de la synthèse de l'ARN+ afin d'élucider la fonction du complexe. Le projet déterminera les modèles d'ARN optimaux pour la réplication, évaluera le couplage entre les différents PNS pendant la synthèse de l'ARN et fournira des instantanés structurels du CR à différents stades de la réplication. Pour ce faire, on testera la liaison de l'ARN aux CR CHIKV reconstitués par polarisation de fluorescence ou par déplacement de mobilité en utilisant des ARN couplés à des fluorophores et en comparant les activités de synthèse de l'ARN de divers sous-complexes nsP afin d'expliquer la fonction de l'hélicase nsP2 et de la barrique nsP3. Les CR seront incubés avec des séquences d'ARN optimales pour l'analyse cryo-EM, dans le but de capturer le complexe dans les états de pré-initiation et d'élongation. Des mutants de CR ciblés seront générés et testés sur la base des connaissances structurelles. Les résultats attendus montreront que le CR est actif dans la synthèse de l'ARN, détermineront les préférences en matière de matrice et mettront en évidence une activité de synthèse spécifique au promoteur. Cela fournira un aperçu structurel et fonctionnel détaillé de la réplication de l'ARN, grâce auquel nous comprendrons le rôle coopératif des PNS dans la synthèse de l'ARN. L'étudiant acquerra des compétences en matière de transcription de l'ARN, de purification du CR, de cryo-EM et d'analyse des données afin de fournir une approche intégrée de la recherche sur la réplication virale.

L’encéphalite à tiques (TBE) et la borréliose de Lyme (BL) sont deux zoonoses à tiques d’importance croissante en santé publique. Comprendre et estimer les facteurs pouvant expliquer leurs répartitions est nécessaire pour aider la mise en place de mesures de prévention et de contrôle. Dans la partie Ouest de l’Europe, TBE et BL sont transmises par la même tique Ixodes ricinus. En France, la BL est présente depuis plusieurs décennies, avec des régions à risque accru (Grand-Est (GE), Auvergne-Rhône-Alpes (AURA)). Des cas sporadiques de TBE sont rapportés dans la région GE depuis 1968, et le nombre de cas rapportés a augmenté depuis le début des années 2000, affectant de nouvelles zones, suscitant une inquiétude croissante (la TBE est à déclaration obligatoire depuis 2021). Comme la TBE et la BL sont transmises par le même vecteur, étudier ces deux maladies conjointement sur les mêmes zones affectées offre des avantages significatifs. Grâce à l’utilisation de techniques de modélisation spatiale de pointe combinées à une série unique de données «One Health» (variables environnementales, hôtes animaux et variables anthropiques) sur les deux maladies, l’objectif de cette thèse est de cartographier le risque d’infection de LB et TBE en France, et d’estimer les déterminants sous-jacents associés. Les cartes de risques produites permettront une utilisation translationnelle des résultats pour les campagnes de surveillance et de prévention. Ce projet de thèse s’inscrit dans un projet de recherche sur la dynamique de transmission et de distribution spatiale de LB et TBE en France dans une approche «One Health». Cela assurera un environnement de recherche riche et dynamique pour le doctorant, tout en s’appuyant sur un réseau d’experts et de collaborateurs au niveau national sur l’étude des arbo-pathogènes zoonotiques d’importance en santé publique.

À Nouméa, en Nouvelle-Calédonie, les moustiques Aedes aegypti infectés par Wolbachia, une bactérie symbiotique intracellulaire héréditaire qui rend son hôte résistant aux virus, ont été déployés comme stratégie de biocontrôle pour prévenir les épidémies de virus de la dengue (DENV). Cependant, il a été démontré que l'infection du moustique par Wolbachia modifie la diversité des virus et des bactéries qui y résident. En outre, on sait que le microbiote du moustique affecte la sensibilité de son hôte aux arbovirus et peut modifier la compétence du vecteur, ce qui peut avoir des conséquences en aval sur la transmission des arbovirus par les moustiques. Cependant, malgré la possibilité que ces interactions aient un impact sur la durabilité de l'intervention de Wolbachia, notre compréhension actuelle des interactions entre Wolbachia et le microbiote des moustiques est encore limitée.
Ici, nous visons à étudier les interactions globales entre Wolbachia et le microbiote des moustiques et leurs effets sur la compétence vectorielle des moustiques pour les arbovirus. Nous émettons l'hypothèse que ces interactions moduleront la force du blocage du DENV induit par Wolbachia, ce qui aura un impact sur l'efficacité à long terme de la stratégie de biocontrôle de Wolbachia actuellement mise en œuvre dans 13 pays à travers le monde.

Une analyse métagénomique sur des moustiques sauvages infectés ou non par Wolbachia sera réalisée pour étudier comment l'infection par Wolbachia modifie la composition du microbiote du moustique (bactéries et virus). Les composants viraux du microbiote en présence ou en l'absence de Wolbachia seront isolés. Nous étudierons ensuite la capacité de ces virus isolés à influencer la compétence vectorielle pour le DENV chez les Ae. aegypti infectés ou non par Wolbachia. Les composants bactériens seront également étudiés, mais pas dans le cadre de ce projet de doctorat. Ainsi, la première année du doctorat sera consacrée à l'isolement du virus et à la participation à l'analyse métagénomique. Les deuxième et troisième années seront consacrées à la recolonisation par les virus sélectionnés des Ae. aegyti infectés ou non par Wolbachia et à la compétence vectorielle du DENV qui en découle.

La stratégie Wolbachia étant déployée dans de plus en plus de pays, il est essentiel d'étudier les impacts des interactions multitrophiques Wolbachia × microbiote chez les moustiques sur le phénotype de blocage du virus et sur la transmission des arbovirus.

L'originalité de ce projet réside dans i) l'utilisation d'une approche communautaire globale pour comprendre les interactions microbiennes sur le phénotype de l'hôte ii) la tentative de modifier la composition du microbiote chez Ae. aegypti pour mesurer son impact sur le blocage du virus induit par Wolbachia. À cette fin, ce projet combine la microbiologie, la bioinformatique, la biologie des vecteurs et l'expertise en entomologie médicale pour examiner une question de recherche fondamentale dans le contexte d'un environnement d'étude éco-épidémiologique très pertinent. Les résultats du projet fourniront les connaissances nécessaires et opportunes pour identifier les facteurs de risque environnementaux qui renforceraient ou compromettraient le blocage du virus induit par Wolbachia et, par conséquent, l'efficacité de la lutte antivectorielle basée sur Wolbachia.